Излучение лазера

Говоря о действии луча на вещество, мы имели в виду концентрацию световой мощности лишь в пространстве (ведь интенсивность луча есть мощность, отнесенная к единице площади его сечения). Надо, однако, учитывать и концентрацию мощности во времени. Ее можно регулировать, изменяя длительность одиночных лазерных импульсов или частоту следования импульсов (если генерируется последовательность импульсов). Предположим, что интенсивность достаточна для того, чтобы металл не только плавился, но и кипел при этом излучение лазера представляет собой одиночные импульсы. В данном случае в материале поглощается значительная световая энергия за очень короткое время. За такое время поверхность расплава не успевает переместиться в глубь материала в результате еще до того, как расплавится сколько-нибудь заметная масса вещества, начнется его интенсивное испарение. Иными словами, основная часть поглощаемая веществом световой энергии лазерного импульса расходуется в подобных условиях не на плавление, а на испарение. [c.296]

Создание лазеров позволило широко применять их в различных исследованиях, для передачи информации и связи, измерения расстояний с большой точностью. Особое место занимает лазерная Технология как группа процессов, использующих мощное излучение лазера для нагрева, плавления, испарения, сварки и резки материалов. Это направление начало развиваться с 60-х годов и в настоящее время лазер рассматривают как один из наиболее перспективных лучевых источников энергии. [c.115]

Физическая основа образования лазерной искры — возникновение в фокальном пятне вследствие нагрева газа термической плазмы, температура которой может достигать 10 К. Неравномерность распределения по объему плазмы электрически заряженных частиц приводит к резкой неравномерности распределения электрического потенциала в этом объеме и, как следствие, — электрическому пробою. Пробой имеет характер миниатюрного взрыва и сопровождается яркой вспышкой. Поскольку на образование лазерной искры расходуется большое количество энергии излучения лазера и в ряде случаев ее образование нарушает ход технологического процесса с применением лазерного излучения (например, сварки), этого явления стараются избегать. [c.126]

Сварка лазером неметаллических материалов, в основном стекла и керамики, возможна потому, что излучение лазера на углекислом газе с длиной волны 10,6 мкм достаточно хорошо поглощается этими материалами и может быть использовано для их нагрева, плавления и последующей сварки. По сравнению с газопламенным нагревом, обычно используемым для сварки и пайки стекла, излучение лазера позволяет увеличить интенсивность нагрева места сварки или пайки (но не более 80... 100 К/с из-за возможности термического растрескивания стекла), уменьшить зону нагрева, что дает возможность создавать миниатюрные стеклянные сварные конструкции. [c.127]

Можно определить амплитудную величину напряженности электрического поля лазерного излучения. Как известно, для параллельного пучка света I = сЕ /Ап (здесь / выражается в эрг/с-см , в единицах напряженности СГСЕ). Подставляя / = 10 Вт/см , получим 2-10 В/см. Более мощное излучение лазера создает поле напряженностью порядка 10 В/см. Для сравнения укажем, что напряженность микроскопического поля, действующего на электрон атома, равна Ю - В/см, т. е. по порядку соответствует напряженности поля лазерного излучения. [c.388]

Классификацию различных нелинейных оптических явлений можно дать с единой точки зрения, анализируя отдельные члены выражения (18.1), несмотря даже на то, что в нем отсутствуют члены высших порядков. Поскольку каждый последующий член примерна в раз меньше (Е — напряженность внутриатомного поля) предыдущего, то вероятность обнаружения подобных нелинейных эффектов, обусловленных соответствующими членами разложения высших порядков, мала. Этим была связана невозможность обнаружения многих нелинейных эффектов до появления мощных источников излучения — лазеров. [c.391]

Укажем, что излучение лазера (оптического квантового генератора) в наибольшей степени отвечает сформулированным требованиям — расходимость пучка очень мала, и излучается обычно строго определенная длина волны. Однако и это утверждение требует более подробного обсуждения. [c.32]

Излучение лазера представляется наиболее близким к идеальной монохроматической волне. Эффективная ширина каждой из компонент линии газового лазера в результате ряда причин оказывается даже меньше указанного выше предела (10 —10 А, тогда как естественная ширина линии составляет -10 А), а мощность, излучаемая в столь узком интервале волн, относительно велика. Так, неон-гелиевый лазер, генерирующий излучение с длиной волны 6328 А, обычно имеет мощность порядка нескольких милливатт. В некоторых других газовых лазерах [c.34]

Вместе с тем стационарная картина интерференции пучков света, прошедшего через две щели (без всякого дополнительного устройства), легко наблюдается при освещении их излучением лазера. Этот опыт доказывает, что в данном случае допустима синусоидальная идеализация, принятая в проведенном выше расчете, и лазер представляет собой источник пространственно когерентного света, эквивалентного точечному источнику света с концентрацией потока энергии вдоль оси резонатора (гауссов пучок см. рис. 1.7). [c.183]

Возможность оптического определения сколь угодно малой скорости относительного движения двух тел представляет несомненный интерес для практики. Использование в таких опытах излучения лазера позволяет наблюдать интерференцию при большой разности хода, когда исследуемые тела удалены друг от друга на значительное расстояние. [c.398]

Фотография, приведенная на рис. 4.23, г, получена при с1 = = 100 см, но на матовом стекле был освещен участок примерно прямоугольной формы с размерами 0,2 X 1 мм , ориентированный так, как показано на фотографии (излучение лазера фокусировалось цилиндрической линзой). Как мы видим, размеры области когерентности в вертикальном и горизонтальном направлениях сильно различаются и находятся в обратной пропорции с соответствующими размерами источника излучения. Этот факт согласуется с результатами расчета, согласно которым 2 ког === [c.110]

Длина когерентности излучения лазеров может достигать сотен метров, и по крайней мере в принципиальном отношении лазеры решают проблему источников света для голографии. Применяются лазеры разных типов, но наиболее широкое распространение получили гелий-неоновые лазеры (X = 632,8 нм, см. 227). [c.261]

Необходимо подчеркнуть пространственную когерентность излучения в сечении лазерного светового пучка, тесно связанную с его расходимостью (см. 22). Если на пути лазерного светового пучка расположить две узкие параллельные щели, прорезанные в непрозрачном экране, т. е. осуществить схему интерференционного опыта Юнга (см. 16), но без первой входной щели, то на экране, поставленном за этими щелями, можно наблюдать интерференционную картину с высокой видимостью (контрастностью) ее полос. Это значит, что излучение лазера пространственно когерентно. [c.788]

Точные количественные исследования показали, что степень пространственной когерентности yjj ( . 22) излучения гелий-неонового лазера (X = 632,8 нм) почти равна единице. Например, некогерентная часть потока 1—7,2 оказалась порядка 10 для тех точек поперечного сечения пучка, где интенсивность составляет всего 0,1% от максимальной интенсивности на оси, а для точек на оси —порядка 10 °. Согласно расчетам указанные значения некогерентной части излучения лазера можно объяснить спонтанным испусканием его активной среды. [c.794]

Рис. 40.12. К вопросу о спектре излучения лазера.

Таким образом, структура спектра излучения лазеров зависит как от положения участков спектра, где удается получить достаточно большое усиление световых волн, так и (внутри этих участков) от положения собственных частот оптических [c.799]

До СИХ пор предполагалось, что излучение квантового генератора, отвечающее какому-либо собственному колебанию резонатора, монохроматично. В действительности же каждая такая спектральная компонента излучения лазера имеет малую, но конечную ширину. На протяжении курса неоднократно подчеркивалось, что строго монохроматическое колебание возможно лишь при бесконечной его продолжительности. Существует общее соотношение между длительностью Т волнового цуга и шириной его спектра бсо (см. 21) [c.800]

Соотношение (229.10), которое можно получить и из принципа цикличности, означает дискретность набора частот в спектре излучения лазера с плоским резонатором. Однако, как легко показать, [c.806]

Существуют режимы работы оптических квантовых генераторов, в которых выходящее из них излучение имеет вид последовательности эквидистантных, относительно коротких импульсов света. На рис. 40.19 приведена зависимость от времени мощности излучения лазера ), введенного в такой режим. Продолжительность каждого импульса составляет примерно 5-10" с ), а интервал времени между последовательными импульсами точно равен длительности одного цикла Т = 2Ыс (в данном случае 6,8-10 с). Полное число импульсов определяется временем существования инверсной заселенности уровней иона неодима. [c.811]

Рис. 40.19. Временная зависимость мощности излучения лазера, работающего в режиме сверхкоротких импульсов.

Из сказанного в 229 должно быть ясно, что глубокая модуляция излучения лазера означает одновременное возбуждение многих типов колебаний резонатора, частоты которых отличаются на [c.811]

Утверждения о существовании сверхкоротких импульсов и о строгой синфазности многих типов колебаний представляются, согласно изложенным соображениям, физически эквивалентными одно соответствует описанию явления на временном языке, другое — на спектральном. В связи с этим для обозначения режима генерации сверхкоротких импульсов используется термин излучение лазера с синхронизованными типами колебаний. [c.813]

Как было показано в 228, спектральный интервал, в пределах которого могут располагаться квазимонохроматические компоненты излучения лазера, несколько меньше ширины линии, отвечающей переходу между уровнями с инверсной заселенностью, но пропорционален ей. В гелий-неоновом и рубиновом лазерах ширины линий составляют соответственно 0,03 см" и 20 см а ука- [c.816]

Спектр излучения лазера, в котором использовался раствор красителя— родамина 6-С, приведен на рис. 40.23, а. Ширина [c.818]

Если вместо зеркала Л з установить призму Р (аналогичную тем, которые применяются в спектральных приборах) и расположить зеркало так, как показано пунктиром на рис. 40.22, то спектр излучения лазера резко сужается (рис. 40.23, б —г). Причина его сужения кроется, очевидно, в зависимости отклонения пучка призмой от длины волны. При заданной ориентации зеркала и при отражении света от определенной части его поверхности, ограниченной диафрагмой D, возврат в активную часть объема кюветы будет обеспечен лишь для света с какой-то определенной длиной волны. [c.819]

Определить зависимость излучения лазера от времени при возбуждении N типов колебаний, эквидистантно расположенных в шкале частот и обладающих одинаковыми амплитудами. [c.910]

Голографические дифракционные решетки используют в лазерной технике. Введенные в лазерный резонатор они служат хорошими селекторами длин волн излучения лазеров. В последнее время такие решетки находят широкое применение в интегральной оптике в качестве. элементов связи, обеспечивающих введение световых волн в тонкопленочные волноводы. [c.65]

Рис. 25. Коррекция формы волнового фронта излучения лазера с помощью динамической сдвиговой трехмерной голограммы

Сущность II техника сварки лучом лазера. В настоящее время Baj)Ka лучом лазера имеет еще незначительное npnsteHenne в промышленности. Излучение лазера с помощью оптических систем может быть сфокусировано в пятно диаметром в несколько микрометров пли линию и т. д. Световой луч mojkot быть непрерывным или импульсным. При импульсном луче сварка происходит отдельными или перекрывающимися точками. [c.69]

Точность измерения скорости света определяется в этом случае, во-первых, тем, насколько стабилен данный источник, и, во-вторых, тем, с какой точностью удается измерить частоту и длину волны излучения. Источниками электромагнитного излучения, наиболее удовлетворяющими этим требованиям, являются лазеры. Измерение длины В0Л1ГЫ , основанное на явлении интерференции света, производится с ошибкой, не превышающей величину порядка 10 , Измерение частоты излучения основано на технике нелинейного преобразования частоты. Используемый прибор (например, полупроводниковый диод), приняв синусоидальное колебание некоторой частоты, дает на выходе колебания более высокой частоты — удвоенной, утроенной и т. д. Этот метод с помощью нелинейного элемента излучс1П1Я кратной частоты позволяет измерять частоту излучения лазера и сравнивать его с частотами, измеренным прежде. Согласно результатам изме-рени , в1> пол 1ен ЫМ этим методом в 1972 г., скорость света в вакууме равна (299792456,2 1,1) м/с. Новые методы разработки нелинейных фотодиодов, испо.и.зусмых для смещения частот светового диапазона спектра, позволят в будущем увеличить точность лазерных измерений скорости света. [c.418]

В заключение стоит указать, что и по поляризации излучение лазера отличается от излучения обычных источников света. Физика процессов в лазере связана не со случайным началом колебаний (спонтаяное излучение , а с некочорыми более сложными явлениями, обусловленными взаимодействием электромагнитного излучения и атомных систем. Такое вынужденное излучение (это понятие было введено Эйнп1тейном еще в 1916 г. см, гл. 8) должно характеризоваться вполне определенной поляризацией. При работе со специально изготовленными лазерами, у которых окна разрядной трубки перпендикулярны ее оси, можно наблюдать, как чер( з определенное время At один вид. . .тлиптической поляризации переходит в другой. Но обычно окна разрядной трубки, находящейся внутри резонатора, располагают под некоторым углом к ее оптической оси (угол Брюстера), что (см. гл. 2) [c.37]

Следовательно, не исключается возможность наблюдения интерференции от двух источников света, но требуется, чтобы фазы излучаемых ими волн были скоррелированы [т.е. соблюдено условие (5.5)]. Излучение лазера наиболее близко к монохроматической волне, и во многих случаях можно считать разность фаз двух лазерных волн практически постоянной. Поэтому обычно наиболее простым оказывается наблюдение интерференции света при использовании лазерного излучения. [c.178]

При освещении интерферометра излучением лазера подобные ( К нки неприменимы. В этом случае внутри доплеровской лшши наблюдается ряд аномально узких линий, соответствующих излучению на дискретных частотах, определяемых пара-ьиэтрами лазера (рис. 5. 47). Если каким-либо способом выделить [c.233]

Несмотря на очень большое расстояние между отражающими слоями, достигающее 10 см, резкость интерферограммы I для линии 6058А изотопа Кг, выбранной в качестве международного стандарта длины, весьма велика. Еще лучше интерферо-11)амма III лазерной линии 6328А, иллюстрирующая перспектив-iio i b использования одномодового излучения лазера в метрологических целях. Однако изучение вопроса о том, сколь постоянна 13 разных опытах длина волны лазерного излучения, еще нельзя считать законченным. [c.249]

Приводимые на рис. 5.61 интерферограммы лазерной линии 6328А иллюстрируют возможность использования интерферометра Фабри—Перо для исследования модового состава излучения лазера. Если газовый лазер генерирует на двух модах (рис. 5.61,6), то на интерферограмме видны четкие двойные кольца равного наклона. Измеряя радиусы этих колец, можно определить сдвиг частот между двумя генерируемыми модами. [c.250]

Распределение освещенности дифракции плоской волны от щели [график функции (sina/u) ] показано на рис. 6.28. На опыте легко заметить относительно слабые побочные максимумы. Эксперимент лучше всего проводить, используя излучение лазера, удовлетворяющее всем сформулированным выше основным условиям постановки задачи. [c.285]

Остановимся подробнее на описании этого интересного метода получения и восстановления голограммы. Для получения голограмм при облучении лазерным светом толсто( лойных фотографических пластинок используются встречные световые потоки опорной и предметной волны. После обработки фотопластинки в толще эмульсии возникает слоистая структура с расстоянием между слоями d = /./2, где /. — длина волны излучения лазера, используемого для освещения объекта и в качестве опорной волны. Если угол встречи опорной и предметной волны меньше [c.359]

Выше мы обращали внимание на поляризованность светового пучка, создаваемого лазером. В зависимости от конкретного устройства лазера поляризация может быть линейной, круговой или эллиптической, но в любом случае испускается поляризованный, а не естественный свет. В рамках принципа цикличности это свойство излучения лазера самоочевидно. Впрочем, строго монохроматический свет всегда поляризован, и поэтому ценность принципа цикличности в данном случае состоит не в утверждении факта поля-ризованности излучения лазера, а в возможности с его помощью установить состояние поляризации в том или ином лазере. Мы не будем останавливаться более на этом тонком вопросе, решение которого требует привлечения многих сведений о конструкции резонатора и о свойствах активной среды, [c.796]

Явления генерации кратных, разностных и суммарных гармоник нашли многочисленные научно-технические применения. Ценность этих явлений для лазерной техники обусловлена тем, что удвоение частоты лазерного излучения или смешивание излучений двух лазеров в нелинейной среде позволяет получать мощный поток когерентного света в области спектра, отличной от исходной. Например, удвоение частоты излучения лазеров на красителях, генерирующих в видимой области спектра (см. 231), обеспечивает когерентное излучение с плавной перестройкой частоты в ультрафиолетовой области. Особый интерес представляет смешивание инфракрасного излучения со светом мощных лазеров (рубинового или неодимового). Дело в том, что приемники инфракрасного излучения значительно уступают по чувствительности и инерционности приемникам, применяемым в видимой и ультрафиолетовой областях. В инфракрасной области очень плохо разработана фотография. Смешивание же излучения, например, с Я, = 4 мкм и 0,694 мкм (рубиновый лазер) дает желтый свет с длиной волны 0,591 мкм, который можно регистрировать и визуально, и фотографически, и с помощью фотоумножителя. Таким способом удается регистрировать даже слабое тепловое излучение. [c.845]

Направленность антистоксова рассеяния (см. рис. 41.14) объясняется фазовыми соотношениями между волнами, испускаемыми диполями pas, рэсположенными в различных точках рассеивающей среды, т. е. представляет собой интерференционный эффект, аналогичный эффектам, рассмотренным на примерах излучения лазера (см. 222), генерации гармоник (см. 236) и параметрической люминесценции и усиления (см. 238). Как и любой интерференционный эффект, результат сложения вторичных антистоксовых волн зависит от геометрических условий опыта. Примем, что усиление на толщине d рассеивающего слоя велико ( jd 1, это необходимо для наблюдения ВКР). Пусть, кроме того, радиус возбуждающего пучка а меньше радиуса зоны Френеля с номером, равным asупражнение 262), что вторичные анти- [c.858]

Голографическое изображение характеризуется рядом особенностей, связанных с тем, что для его получения используется высококогерентное излучение лазера. [c.23]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...